通过使用威布尔分布识别复合均匀性参数而达成轮胎均匀性改进

技术领域

本发明涉及轮胎均匀性，且更确切地说，涉及通过使用威布尔分布根据谐波量值识别复合均匀性参数的一个或多个特性来改进轮胎均匀性。

背景技术

在轮胎的某些可量化特性中，轮胎非均匀性与相对于轮胎的旋转轴线的对称性(或缺乏对称性)有关。不幸的是，常规轮胎成型方法有很大机率会产生轮胎不均匀性。在轮胎旋转期间，存在于轮胎结构中的不均匀性在车轮轴线处产生周期性变化的力。当这些力变化作为明显的振动传送到车辆以及车辆乘员时，轮胎不均匀性是非常重要的。这些力通过车辆的悬架传送并且可以在车辆的座位和方向盘上感觉到，或者作为噪声在乘客室中传送。传送到车辆乘员的振动的量已经被分类为轮胎的“乘坐舒适”或“舒适”。

轮胎均匀性参数或属性一般被分类为尺寸或几何变化(径向偏心和横向偏心)、质量方差，以及滚动力变化(径向力变化、横向力变化以及切向力变化，有时也称为纵向或前后力变化)。均匀性测量机器通常通过测量在轮胎围绕其轴线旋转时在围绕轮胎的数个点处的力来计算上述和其它均匀性特性以产生均匀性波形。

轮胎均匀性波形可由大量谐波组成，例如第一谐波、第二谐波、第三谐波等。可使用均匀性波形的傅立叶分解获得单个谐波。均匀性波形的单个谐波可具有谐波量值。谐波量值可为谐波的最大均匀性值和最小均匀性值之间的差。

发明内容

本发明的实施例的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从所述描述得知，或可通过实践所述实施例得知。

本发明的一个实例方面针对一种用于改进轮胎均匀性的方法。所述方法包含由一个或多个计算装置获得与多个轮胎的集合相关联的均匀性数据。均匀性数据包含用于轮胎集合的具有均匀性参数的一个或多个选定谐波的谐波量值的一个或多个集合。所述方法进一步包含由一个或多个计算装置识别谐波量值的一个或多个集合中的每一个的威布尔分布的一个或多个参数。所述方法进一步包含由一个或多个计算装置至少部分地基于谐波量值的一个或多个集合中的每一个的威布尔分布的一个或多个参数，识别轮胎集合的复合均匀性参数的一个或多个特性，以及至少部分地基于复合均匀性参数的一个或多个特性，修改轮胎制造。

本发明的另一实例方面针对一种用于改进轮胎均匀性的系统。所述系统包含一个或多个处理器和一个或多个存储器装置。一个或多个存储器装置可存储计算机可读指令，所述计算机可读指令在经执行时使一个或多个处理器执行操作。所述操作可包含本文中所揭示的方法中的任一者的一个或多个方面。

参考以下描述以及所附权利要求书将更好地理解各种实施例的这些以及其它特征、方面和优点。并入在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图说明了本发明的实施例，并且与所述描述一起用于解释相关原理。

附图说明

在说明书中阐述针对于所属领域的一般技术人员的实施例的详细论述，其参考附图做出，在附图中：

图1描绘实例复合均匀性波形；

图2描绘复合均匀性波形中的实例第一谐波；

图3描绘复合均匀性波形中的实例第二谐波；

图4描绘根据本发明的实例方面的用于改进轮胎均匀性的实例方法的流程图；

图5描绘根据本发明的实例方面的用于识别复合均匀性参数的一个或多个特性的实例方法的流程图；

图6描绘根据本发明的实例方面的用于识别复合均匀性参数的一个或多个特性的实例方法的流程图；

图7描绘根据本发明的实例方面的用于修改轮胎制造以改进轮胎均匀性的实例方法的流程图；以及

图8描绘根据本发明的实例方面的用于改进轮胎均匀性的实例系统；

图9描绘根据本发明的实例方面的所确定的复合均匀性参数的幅值的实例分布；

图10描绘观察到的复合均匀性参数的幅值的分布。

具体实施方式

现在将详细参考实施例，在图式中说明所述实施例的一个或多个实例。每一实例是以解释本发明而非限制本发明的方式提供。实际上，对于所属领域的技术人员将显而易见的是，可以在不脱离本发明的范围或精神的前提下对实施例进行各种修改和变化。例如，说明或描述为一个实施例的一部分的特征可以与另一实施例一起使用以产生再一实施例。因此，希望本发明的各方面涵盖此类修改和变化。

综述

本发明的实例方面针对用于改进轮胎均匀性的方法和系统。更确切地说，可根据与具有复合均匀性参数的多个谐波相关联的谐波量值，确定复合均匀性参数的一个或多个特性。例如，可根据与具有复合均匀性参数的选定谐波相关联的谐波量值，确定轮胎集合的复合均匀性参数的范围和/或复合均匀性参数的幅值的分布。根据本发明的实例方面，可使用谐波量值的威布尔分布，确定复合均匀性参数的一个或多个特性。一经识别，一个或多个特性就可用于修改轮胎制造以改进轮胎均匀性。

更确切地说，可通过在用于每一轮胎的一个或多个旋转的离散数据点处执行复合均匀性参数的多个均匀性测量，收集一个或多个轮胎的均匀性数据。均匀性数据可在轮胎制造期间进行分析，并可用于对轮胎进行排序或分级。不满足一定均匀性准则的轮胎可进行均匀性校正过程，以改进轮胎均匀性。

复合均匀性参数的实例可包含(但不限于)以下中的一个或多个：径向偏心、横向偏心、质量方差、平衡、径向力变化、横向力变化和切向力变化。在离散数据点处执行的多个均匀性测量可共同地表示为复合均匀性波形。图1描绘实例轮胎的径向力变化的实例复合均匀性波形100。图1绘示沿着横坐标的轮胎的方位角和沿着纵坐标的均匀性测量值的量值。

测得的轮胎的复合均匀性数据(例如，复合均匀性波形)可包括大量组合的谐波。可通过将傅立叶分解应用到复合数据，获得单个谐波。例如，可使用傅立叶分解将轮胎的复合径向力变化波形100分解为第一谐波、第二谐波、第三谐波、第四谐波等。图2描绘图1的径向力变化波形100中的实例第一谐波110。图2绘示沿着横坐标的轮胎的方位角和沿着纵坐标的径向力变化的第一谐波。图3描绘图1的径向力变化波形100中的实例第二谐波120。图3绘示沿着横坐标的轮胎的方位角和沿着纵坐标的径向力变化的第二谐波。

在多数情况下，均匀性测量表示为具有复合均匀性参数的一个或多个选定谐波的均匀性概要数据，例如具有径向力变化的第一谐波。均匀性概要数据可包含一个或多个谐波的量值以及谐波的相角或方位角。谐波的量值可为与谐波相关联的最大均匀性测量值和最小均匀性测量值之间的差。第一谐波的相角或方位角被定义为用于测量的参考位置和最大均匀性测量值的位置之间的角度偏移量。例如，参看图2，第一谐波110具有量值m₁和相角θ₁。在图3中，第二谐波120具有量值m₂和相角θ₂。

然而，在某些情况下，可能不可使用或以其它方式不需要使用一个或多个谐波的相角。例如，相位角的确定可能需要在轮胎的制造期间将条形码或其它指示物附接到轮胎以充当用于均匀性波形的测量的参考点。如果制造设备中不存在此能力，那么不能确定相位角。在其它情况下，可能从未计算相位角或从未将其存储在存储器中以供未来使用。

根据本发明的实例方面，威布尔分布的属性可用于根据与复合均匀性参数相关联的一个或多个谐波的谐波量值(不需相角信息)，估计与复合均匀性参数相关联的一个或多个特性。例如，针对具有复合均匀性参数的一个或多个谐波中的每一个，可根据谐波量值确定与一个或多个威布尔分布相关联的参数。接着可至少部分地基于一个或多个威布尔分布，确定复合均匀性参数的特性。

作为实例，可获得与多个轮胎的集合相关联的均匀性数据。均匀性数据可包含用于轮胎集合的具有均匀性参数的一个或多个选定谐波的谐波量值的集合。例如，均匀性数据可包含与具有均匀性参数的第一选定谐波(例如，第一谐波)相关联的谐波量值的第一集合以及与第二选定谐波(例如，第二谐波)相关联的谐波量值的第二集合。均匀性数据可包含用于其它不同谐波的谐波量值的其它集合。例如，在一个实施方案中，均匀性数据可包含用于具有均匀性参数的前四个谐波中的每一个的谐波量值的集合。

谐波量值的集合可各自与威布尔分布相关联。威布尔分布是可具有各种参数的可能性分布，所述参数包含形状参数和尺度参数。形状参数可指示威布尔分布的形状，而尺度参数可指示威布尔分布的范围。出于说明和论述的目的，本发明的各方面将参看威布尔分布进行论述。所属领域的一般技术人员使用本文中提供的揭示内容将理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以使用其它可能性分布。

在某些实例实施方案中，可基于横跨多个谐波的威布尔分布的尺度参数的预期进程，估计复合均匀性参数的范围。更确切地说，指示预期进程的几何进程参数可与(例如)威布尔分布的尺度参数结合使用一估计复合均匀性参数的范围，所述威布尔分布与具有均匀性参数的第一谐波的谐波量值相关联。

根据本发明的其它实例方面，可通过估计复合威布尔分布的一个或多个参数，识别复合均匀性参数的一个或多个特性。接着可至少部分地基于复合威布尔分布，确定复合均匀性参数的一个或多个特性。

例如，可至少部分地通过对与具有复合均匀性参数的多个谐波的谐波量值的集合中的每一个相关联的威布尔分布进行求和，估计复合威布尔分布的一个或多个参数。尽管多个威布尔分布的总和不是精确的威布尔分布，但是复合威布尔分布可近似为多个威布尔分布的总和。此类使用用于总和的圆顶拟合的替代方法也是可能的。可通过将威布尔分布拟合到威布尔分布的总和(例如，使用回归分析)，估计复合威布尔分布的一个或多个参数。接着可根据复合威布尔分布确定与复合均匀性参数相关联的一个或多个特性。

例如，可基于复合威布尔分布，确定轮胎集合的复合均匀性参数的幅值的分布。幅值分布可对轮胎排序和轮胎性能产生直接影响。根据本发明的方面，可至少部分地基于复合威布尔分布，根据分布函数在数值上确定幅值的分布。

可至少部分地基于针对复合均匀性参数识别的一个或多个特性，修改轮胎制造以改进轮胎均匀性。例如，在轮胎制造过程期间，可监测不同轮胎集合的复合均匀性参数的范围。如果所述范围偏离超过可接受阈值，那么这可触发对维护事件或调整轮胎制造过程以将复合均匀性参数的范围减小到可接受阈值内的需要。例如，可调整轮胎相对于在轮胎制造期间使用的某些过程元件的旋转，以减小复合均匀性参数的范围。作为另一实例，轮胎集合的复合均匀性参数的幅值的分布可用于预测均匀性良率。可针对均匀性校正和/或分级设置排序限制，以基于幅值的分布将均匀性良率调整到在所要水平内。

用于改进轮胎均匀性的实例方法

图4描绘根据本发明的实例方面的用于改进轮胎均匀性的实例方法(200)的流程图。可由一个或多个计算装置(例如图8中所描绘的计算装置中的一个或多个)实施方法(200)的各方面。另外，出于说明和讨论的目的，图4描绘以特定次序执行的步骤。所属领域的一般技术人员使用本文所提供的揭示内容应理解，本文中所揭示的方法中的任一者的步骤可以各种方式重新布置、调适、修改、省略或扩增，而不会偏离本发明的范围。

在(202)处，所述方法包含获得多个轮胎的集合的均匀性参数的均匀性数据。均匀性参数可对应于任何适合的均匀性参数。例如，均匀性参数可对应于如径向偏心、横向偏心、质量方差、平衡、径向力变化、横向力变化和切向力变化的均匀性参数。

均匀性数据可包含具有均匀性参数的一个或多个选定谐波的谐波量值的集合。谐波量值的每一集合可与具有均匀性参数的不同谐波相关联。例如，均匀性数据可包含与具有均匀性参数的第一选定谐波(例如，第一谐波、第二谐波、第三谐波、第四谐波等)相关联的谐波量值的第一集合。第一集合中的每一谐波量值可与轮胎集合中的不同轮胎相关联。此外，均匀性数据可包含与具有均匀性参数的第二选定谐波(例如，第一谐波、第二谐波、第三谐波、第四谐波等)相关联的谐波量值的第二集合。第二集合中的每一谐波量值可与轮胎集合中的不同轮胎相关联。

均匀性数据可在先前衍生于均匀性测量，并可存储在一个或多个存储器装置中。获得均匀性数据可包含存取存储于存储器中的均匀性数据。在另一实施例中，获得均匀性数据可包含确定均匀性数据以及利用均匀性测量机器测量均匀性参数。

在(204)处，所述方法包含识别谐波量值的集合中的每一个的威布尔分布的一个或多个参数。例如，可确定威布尔分布的形状参数、尺度参数和/或移位参数。在特定实施方案中，可通过将移位参数设置成0.0和将形状参数设置成2.0，简化参数的确定。尺度参数将往往会横跨多个谐波产生变化。

在一个实例中，与具有均匀性参数的第一谐波的谐波量值相关联的威布尔分布的尺度参数可等于轮胎集合的具有均匀性参数的第一谐波的平均幅值。在许多制造情形中，根据几何进程参数，在横跨多个谐波的几何进程中，尺度参数的相对大小应该减小。更确切地说，将期望与第二谐波的谐波量值的集合相关联的威布尔分布的尺度参数等于几何进程参数乘以与第一谐波的谐波量值的集合相关联的威布尔分布的尺度参数。与第三谐波的谐波量值的集合相关联的威布尔分布的尺度参数可等于几何进程参数的平方乘以与第三谐波的谐波量值的集合相关联的威布尔分布的尺度参数。与第四谐波的谐波量值的集合相关联的威布尔分布的尺度参数可等于几何进程参数的立方乘以与第四谐波的谐波量值的集合相关联的威布尔分布的尺度参数，等等。

可根据收集的多个轮胎的均匀性数据，凭经验确定几何进程参数的值。在一个实施方案中，几何进程参数可为大约0.52，已发现其拟合实例工业谐波模式。使用术语“大约”以及值可指代在所述值的大约25％内。

在(206)处，所述方法可包括至少部分地基于谐波量值的一个或多个集合中的每一个的威布尔分布的一个或多个参数，识别轮胎集合的复合均匀性参数的一个或多个特性。一个或多个特性可包含(例如)轮胎集合的复合均匀性参数的范围和/或轮胎集合的复合均匀性参数的幅值的分布。

图5描绘根据本发明的实例方面的用于至少部分地基于谐波量值的一个或多个集合中的每一个的威布尔分布的一个或多个参数，识别复合均匀性参数的范围的一个实例方法的流程图。在(302)处，获得与选定谐波(例如第一谐波)的谐波量值的威布尔分布相关联的尺度参数。尺度参数可等于针对轮胎集合选定的平均幅值。在(304)处，获得与威布尔分布的尺度参数的进程相关联的几何进程参数，所述威布尔分布与具有均匀性参数的多个不同谐波相关联。如上文所论述，可根据与轮胎的一个或多个集合相关联的均匀性数据的经验研究，确定几何进程参数。几何进程参数可为(例如)0.56。

在(306)处，可根据尺度参数和几何进程参数，确定复合均匀性参数的范围。更确切地说，可基于根据以下公式的尺度参数的几何加权和，确定范围：

其中CC是复合均匀性参数的范围，A₁是与第一谐波相关联的谐波量值的威布尔分布的尺度参数，q是几何进程参数。在实例实施方案中，基于几何进程参数的几何权值的总和可分解成固定值，例如2.08。可通过固定值乘以与第一谐波相关联的谐波量值的威布尔分布的尺度参数，确定复合均匀性参数的范围。

图6描绘根据本发明的实例方面的用于至少部分地基于谐波量值的一个或多个集合中的每一个的威布尔分布的一个或多个参数，识别复合均匀性参数的一个或多个特性的另一实例方法(320)的流程图。在(322)处，所述方法包含对威布尔分布进行求和以产生威布尔分布的总和。威布尔分布的总和可能不是精确的威布尔分布，但是可近似为威布尔分布。

在(324)处，所述方法包含将复合威布尔分布拟合到威布尔分布的总和。更确切地说，可通过将威布尔分布拟合到威布尔分布的总和，估计复合威布尔分布的一个或多个参数(例如，尺度参数)。可使用(例如)回归分析，将复合威布尔分布拟合到威布尔分布的总和。

在(326)处，所述方法可包括至少部分地基于复合威布尔分布，识别复合均匀性参数的一个或多个特性。例如，在一个实施方案中，可至少部分地基于复合威布尔分布的尺度参数，确定复合均匀性参数的平均幅值。

在本发明的一个特定方面中，可根据复合威布尔分布，确定复合均匀性参数的幅值的分布。在统计学上，可由其中t代表半幅值和r代表幅值的以下公式提供从分布F(例如复合威布尔分布)获得的给定随机变量的幅值的分布：

f_R,T(r,t)＝n(n-1)[F(t+r/2)-F(t-r/2)]^n-2f(t-r/2)f(t+r/2)

威布尔分布的分布函数F如下：

其中α是复合威布尔分布的尺度参数，且β是复合威布尔分布的形状参数。可在数值上执行限定幅值的分布的函数对威布尔分布的分布函数F的替代以导出幅值的分布。

返回参看图4，在(208)处，所述方法包含至少部分地基于复合均匀性参数的一个或多个特性，修改轮胎制造。例如，可基于复合均匀性参数的一个或多个特性，在轮胎制造过程期间监测轮胎的不同集合的复合均匀性参数的范围。如果所述范围偏离超过可接受阈值，那么这可触发对维护事件或调整轮胎制造过程以将复合均匀性参数的范围减小到可接受阈值内的需要。例如，可调整轮胎相对于在轮胎制造期间使用的某些过程元件的旋转，以减小复合均匀性参数的范围。

作为另一实例，轮胎集合的复合均匀性参数的幅值的分布可用于预测均匀性良率。可针对均匀性校正和/或分级设置排序限制，以基于幅值的分布将均匀性良率调整到在所要水平内。

图7描绘根据本发明的实例实施例的用于修改轮胎制造的实例方法(500)的流程图。在(502)处，可存取指示轮胎集合的复合均匀性参数的幅值的分布的复合均匀性参数的一个或多个特性。在(504)处，至少部分地基于预测的均匀性良率，针对一个或多个阈值预测均匀性良率。例如，可基于幅值的分布，估计超过阈值的轮胎的数目，并将其用于预测均匀性良率。在(506)处，可基于所预测的均匀性良率，修改轮胎制造。例如，可调整阈值以获得轮胎集合的所要均匀性良率。

用于改进轮胎均匀性的实例系统

现参看图8，说明用于实施上文所描述的方法的实例系统组件的示意性概述。根据多个相应的制造过程构造实例轮胎700。此类轮胎成型过程可(例如)包含应用各种橡胶化合物和/或其它合适的材料的层以形成轮胎胎体、提供轮胎带部分以及胎面部分以形成轮胎顶点块、将生胎定位在硫化机中，以及硫化成品生胎等。此类相应的过程元件表示为图8中的602a、602b、……、602n，并进行组合以形成实例轮胎600。应了解，可以通过各个过程602a到602n的一次反复构造一批多个轮胎。

仍参看图8，提供测量机器604以获得轮胎600的均匀性测量值。均匀性测量机器604可经配置以测量均匀性参数，例如径向力变化、横向力变化、切向力变化、径向偏心、横向偏心和轮胎600的其它均匀性参数。均匀性测量机器604还可包含用以装载轮胎以在轮胎600旋转时获得力测量值的行走轮。

尽管出于易于说明和清晰目的，图8中仅展示一个计算机和处理器，但可将由测量机器604获得的测量值转送，使得其在可分别含有一个或多个处理器608的一个或多个计算装置606处被接收。处理器608可经配置以接收来自输入装置614的输入数据或存储在存储器612中的数据。处理器608接着可根据所揭示的方法分析此类测量值，并且经由输出装置616向用户提供可使用的输出(例如数据)或者向过程控制器618提供信号。均匀性分析可替代地依序或并行由一个或多个服务器610实施，或横跨多个计算和处理装置实施。

可提供各种存储器/媒体元件612a、612b、612c(统称为“612”)作为一个或多个种类的非暂时性计算机可读媒体的单个或多个部分，包含(但不限于)RAM、ROM、硬盘驱动器、闪存驱动器、光学媒体、磁性媒体或其它存储器装置。图8的计算/处理装置可适于充当专用机器，所述专用机器通过存取存储在存储器/媒体元件中的一个或多个中的以计算机可读形式呈现的软件指令来提供所需功能性。当使用软件时，任何合适的程序设计、脚本或其它类型的语言或语言的组合可用以实施本文中含有的教示。

在一个实施方案中，处理器608可执行存储在存储器元件612a、612b和612c中的一个或多个中的计算机可读指令以使所述处理器执行操作。所述操作可包含根据本文中所揭示的本发明的实例方面，根据谐波量值识别复合均匀性参数的一个或多个特性。

实例结果

存取包含轮胎集合的多个不同谐波的谐波量值的均匀性数据集合，并将其用于确定轮胎集合的复合威布尔分布。通过将威布尔分布拟合到与每一谐波相关联的威布尔分布的总和，确定复合威布尔分布。估计复合威布尔分布具有1.95的形状参数和5.6的尺度参数。

复合威布尔分布用于确定轮胎集合的复合均匀性参数的幅值的分布。图7描绘根据本发明的实例方面的至少部分基于复合威布尔分布而确定的幅值700的分布。图7绘制沿着横坐标的量值以及沿着纵坐标的出现频率。

图8描绘轮胎集合的复合均匀性参数的幅值710的观察到的分布。图8绘制沿着横坐标的观察到的量值以及沿着纵坐标的出现频率。注意，在图7中所展示的根据本发明的实例方面所确定的幅值700的分布提供对在图8中所展示的量值710的观察到的分布的良好逼近。

尽管已经相对于本发明的特定实例实施例详细地描述了本发明，但所属领域的技术人员应了解，在理解前述内容的基础上可易于对此类实施例进行更改、制得此类实施例的变体以及等效物。因此，本发明的范围是作为实例而非作为限制，并且本发明并不排除将此类修改、变化和/或添加包含到本发明中，这对所属领域的一般技术人员将是显而易见的。